随钻电磁测距装置、钻头与钻井的空间位置确定方法与流程

1.本发明涉及地下资源钻采工程技术领域，具体而言，涉及一种随钻电磁测距装置、钻头与钻井的空间位置确定方法。


背景技术：

2.磁测距导向钻井技术，可以避免邻井相对位置测量累积误差的产生，是实现邻井相对位置精确控制的新兴导向钻井测控技术。目前，磁导向钻井技术在剩余油气、盐矿、芒硝和地热等资源开采的定向钻井工程及非开挖穿越工程中发挥着越来越重要的作用。然而，救援井磁导向钻井技术尚不能完全满足钻井现场的技术需求。在救援井钻井工程中，一般应用wellspot系列工具(包括wellspot、wellspot rgr和wsab)引导救援井与事故井在设计的井下连通点连通。而且，wellspot系列工具也不能完全满足钻井现场的技术需求，其主要原因是井下电极通过测井电缆由地面电源供电，井下磁信号检测装置也是通过测井电缆将探测到信号传输到地面装置，即wellspot系列工具不能实现无线随钻测量邻井距离。
3.针对上述相关技术中应用于救援经次导向钻井技术的工具不能实现无线随钻测量邻井距离的问题，目前尚未提出有效的解决方案。


技术实现要素：

4.本发明实施例提供了一种随钻电磁测距装置、钻头与钻井的空间位置确定方法，以至少解决相关技术中应用于救援经次导向钻井技术的工具不能实现无线随钻测量邻井距离的技术问题。
5.根据本发明实施例的一个方面，提供了一种随钻电磁测距装置，包括：随钻电极，用于向地层注入电流以使已钻井预定区域产生交变磁场，其中，所述已钻井为正钻井的相邻井；磁场传感器，用于对所述交变磁场进行探测，得到磁场探测数据；处理器，用于接收所述磁场探测数据以及随钻测量数据，并基于所述磁场探测数据以及所述随钻测量数据确定钻头与所述已钻井的相位空间位置。
6.可选地，该随钻电磁测距装置还包括：电磁通信发射器，用于将所述磁场探测数据传输至随钻测量探管；所述随钻测量探管，用于接收所述电磁通信发射器传输的所述磁场探测数据，并获取所述随钻测量数据；泥浆脉冲发生器，用于为所述随钻测量探管提供工作电源。
7.可选地，该随钻电磁测距装置还包括：弱磁检测短节；其中，所述弱磁检测短节包括：所述磁场传感器；所述电磁通信发射器，无磁本体，一端与井下马达连接，另外一端与钻头连接；电池组，用于为所述磁场传感器、所述电磁通信发射器以及所述处理器提供工作电源。
8.可选地，该随钻电磁测距装置还包括：发电机，用于产生电流。
9.可选地，所述随钻电极包括：注入电极，用于将所述发电机产生的电流发射到地层，其中，所述电流在所述已钻井的管柱上聚集并传播；回流电极，用于接收由所述地层流
回的电流，以产生所述交变磁场。
10.可选地，所述发电机，还用于识别钻柱的旋转状态，并在基于识别结果确定所述钻柱停止旋转时，为所述注入电极和所述回流电极供电。
11.根据本发明实施例的另外一个方面，还提供了一种钻头与钻井的空间位置确定方法，应用于上述中任一项所述的随钻电磁测距装置，包括：接收磁场传感器探测到的磁场探测数据以及随钻测量探管检测到的随钻测量数据；获取已钻井的钻井特征信息，其中，所述已钻井为正钻井的相邻井；基于所述磁场探测数据、所述随钻测量数据以及所述已钻井的钻井特征信息确定弱磁检测短节相对于所述已钻井的距离和方向；根据所述距离和所述方向确定所述正钻井相对于所述已钻井的相对空间位置。
12.可选地，接收磁场传感器探测到的磁场探测数据以及随钻测量探管检测到的随钻测量数据，包括：开启随钻电极的注电功能和所述随钻测量探管基于电磁通信的数据接收功能，以利用所述随钻电极向地层注入电流以使所述已钻井预定区域产生交变磁场，同时利用所述随钻测量探管获取所述随钻测量数据；利用所述磁场传感器对所述交变磁场进行探测，得到所述磁场探测数据；接收电磁通信发射器发射的所述磁场探测数据以及所述随钻测量数据，其中，所述电磁通信发射器设置于所述弱磁检测短节中。
13.可选地，在开启随钻电极的注电功能和所述随钻测量探管基于电磁通信的数据接收功能之前，该随钻电磁测距装置还包括：将所述随钻电磁测距装置中的部分部件随钻柱移动至所述正钻井中，其中，所述部分部件包括：所述弱磁检测短节、所述随钻测量探管、泥浆脉冲发生器、绝缘短节以及所述随钻电极。
14.可选地，将所述随钻电磁测距装置中的部分部件随钻柱移动至所述正钻井中，包括：获取所述正钻井的钻井特征信息和所述已钻井的钻井特征信息；基于所述正钻进的钻井特征信息和所述已钻井的钻井特征信息确定所述正钻井与所述已钻井的邻井距离扫描信息；基于所述邻井距离扫描信息将所述随钻电磁测距装置中的部分部件随钻柱移动至所述正钻井中。
15.可选地，所述正钻井的钻井特征信息和所述已钻井的钻井特征信息均包括：井眼轨迹信息、井身结构信息；其中，所述井眼轨迹信息包括：井口坐标、钻盘平面高度、地面海拔，所述正钻井的钻井特征信息还包括：已钻井段，所述已钻井的钻井特征信息还包括：实钻轨迹的井深、井斜角和方位角。
16.可选地，所述邻井距离扫描信息包括：所述正钻井和所述已钻井需要防碰的井段的井深、扫描半径和扫描角度。
17.可选地，基于所述磁场探测数据、所述随钻测量数据以及所述已钻井的钻井特征信息确定弱磁检测短节相对于所述已钻井的距离和方向，包括：确定所述已钻井的管柱与所述弱磁检测短节的径向间距；确定所述已钻井的井眼高边方向与预定投影方向的夹角，其中，所述预定投影方向为所述径向间距在钻头钻进方向法面上的投影方向。
18.根据本发明实施例的另外一个方面，还提供了一种钻头与钻井的空间位置确定装置，使用上述中任一项所述的钻头与钻井的空间位置确定方法，包括：接收单元，用于接收磁场传感器探测到的磁场探测数据以及随钻测量探管检测到的随钻测量数据；获取单元，用于获取已钻井的钻井特征信息，其中，所述已钻井为正钻井的相邻井；第一确定单元，用于基于所述磁场探测数据、所述随钻测量数据以及所述已钻井的钻井特征信息确定弱磁检
测短节相对于所述已钻井的距离和方向；第二确定单元，用于根据所述距离和所述方向确定所述正钻井相对于所述已钻井的相对空间位置。
19.可选地，所述接收单元，包括：开启模块，用于开启随钻电极的注电功能和所述随钻测量探管基于电磁通信的数据接收功能，以利用所述随钻电极向地层注入电流以使所述已钻井预定区域产生交变磁场，同时利用所述随钻测量探管获取所述随钻测量数据；探测模块，用于利用所述磁场传感器对所述交变磁场进行探测，得到所述磁场探测数据；接收模块，用于接收电磁通信发射器发射的所述磁场探测数据以及所述随钻测量数据，其中，所述电磁通信发射器设置于所述弱磁检测短节中。
20.可选地，该钻头与钻井的空间位置确定装置还包括：移动模块，用于在开启随钻电极的注电功能和所述随钻测量探管基于电磁通信的数据接收功能之前，将所述随钻电磁测距装置中的部分部件随钻柱移动至所述正钻井中，其中，所述部分部件包括：所述弱磁检测短节、所述随钻测量探管、泥浆脉冲发生器、绝缘短节以及所述随钻电极。
21.可选地，所述移动模块，包括：获取子模块，用于获取所述正钻井的钻井特征信息和所述已钻井的钻井特征信息；确定子模块，用于基于所述正钻进的钻井特征信息和所述已钻井的钻井特征信息确定所述正钻井与所述已钻井的邻井距离扫描信息；移动子模块，用于基于所述邻井距离扫描信息将所述随钻电磁测距装置中的部分部件随钻柱移动至所述正钻井中。
22.可选地，所述正钻井的钻井特征信息和所述已钻井的钻井特征信息均包括：井眼轨迹信息、井身结构信息；其中，所述井眼轨迹信息包括：井口坐标、钻盘平面高度、地面海拔，所述正钻井的钻井特征信息还包括：已钻井段，所述已钻井的钻井特征信息还包括：实钻轨迹的井深、井斜角和方位角。
23.可选地，所述邻井距离扫描信息包括：所述正钻井和所述已钻井需要防碰的井段的井深、扫描半径和扫描角度。
24.可选地，所述第二确定单元，包括：第一确定模块，用于确定所述已钻井的管柱与所述弱磁检测短节的径向间距；第二确定模块，用于确定所述已钻井的井眼高边方向与预定投影方向的夹角，其中，所述预定投影方向为所述径向间距在钻头钻进方向法面上的投影方向。
25.根据本发明实施例的另外一个方面，还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序被处理器运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行上述中任一项所述的钻头与钻井的空间位置确定方法。
26.根据本发明实施例的另外一个方面，还提供了一种处理器，所述处理器用于运行计算机程序，其中，所述计算机程序运行时执行上述中任一项所述的钻头与钻井的空间位置确定方法。
27.在本发明实施例中，采用接收磁场传感器探测到的磁场探测数据以及随钻测量探管检测到的随钻测量数据；获取已钻井的钻井特征信息，其中，已钻井为正钻井的相邻井；基于磁场探测数据、随钻测量数据以及已钻井的钻井特征信息确定弱磁检测短节相对于已钻井的距离和方向；根据距离和方向确定正钻井相对于已钻井的相对空间位置。通过本发明实施例的钻头与钻井的空间位置确定方法，实现了利用磁场传感器对随钻电极产生交变
磁场进行探测，以得到磁场探测数据，并结合随钻测量数据确定正钻井与已钻井的相对空间位置的目的，整个测量过程无需起下钻，也不会影响已钻井和正钻井的正常作业，缩短了整个钻井周期，进而解决了相关技术中应用于救援经次导向钻井技术的工具不能实现无线随钻测量邻井距离的技术问题。
附图说明
28.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本技术的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
29.图1是根据本发明实施例的随钻电磁测距装置的示意图；
30.图2是根据本发明实施例的近钻头弱磁检测短节内部结构的示意图；
31.图3是根据本发明实施例的发收同井随钻电磁测距装置的示意图；
32.图4是根据本发明实施例的钻头与钻井的空间位置确定方法的流程图；
33.图5是根据本发明实施例的可选的钻头与钻井的空间位置确定方法的流程图；
34.图6是根据本发明实施例的钻头与钻井的空间位置确定装置的示意图。
具体实施方式
35.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
36.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
37.为了便于描述，下面对本发明实施例中出现的一些名词或术语进行说明。
38.随钻测量(measure while drilling，简称mwd)：是一项在钻井过程中进行井下测量及实现无线传输的技术，它利用钻柱中的泥浆脉冲将测量信息数据传输到地面。
39.救援井：是指在被救援井发生严重井喷或井喷失控情况下与被救援井连通并控制井喷而钻的井。
40.短节：是工业管道连接中常用的一种配件。
41.实施例1
42.根据本发明实施例的一个方面，提供了一种随钻电磁测距装置，图1是根据本发明实施例的随钻电磁测距装置的示意图，如图1所示，该随钻电磁测距装置可以包括：随钻电极11，用于向地层注入电流以使已钻井预定区域产生交变磁场，其中，已钻井为正钻井的相邻井；磁场传感器13，用于对交变磁场进行探测，得到磁场探测数据；处理器15，用于接收磁
场探测数据以及随钻测量数据，并基于磁场探测数据以及随钻测量数据确定钻头与已钻井的相位空间位置，实现了利用磁场传感器对随钻电极产生交变磁场进行探测，以得到磁场探测数据，并结合随钻测量数据确定正钻井与已钻井的相对空间位置的目的，整个测量过程无需起下钻，也不会影响已钻井和正钻井的正常作业，缩短了整个钻井周期。
43.因此，通过本发明实施例的随钻电磁测距装置，解决了相关技术中应用于救援经次导向钻井技术的工具不能实现无线随钻测量邻井距离的技术问题。
44.作为一种可选的实施例，该随钻电磁测距装置还可以包括：电磁通信发射器，用于将磁场探测数据传输至随钻测量探管；随钻测量探管，用于接收电磁通信发射器传输的磁场探测数据，并获取随钻测量数据；泥浆脉冲发生器，用于为随钻测量探管提供工作电源。
45.例如，可以通过在随钻测距装置中设置电磁通信发射器，以利用该电磁通信发射器将磁场探测数据传输至随钻测量探管，从而可以利用随钻测量探管不仅可以接收磁场探测数据，也可以获取随钻测量数据。另外，也可以利用泥浆发生器为随钻测量探管提供工作电源，以确保随钻测量探管正常工作。
46.作为一种可选的实施例，该随钻电磁测距装置还可以包括：弱磁检测短节；其中，弱磁检测短节包括：磁场传感器；电磁通信发射器，无磁本体，一端与井下马达连接，另外一端与钻头连接；电池组，用于为磁场传感器、电磁通信发射器以及处理器提供工作电源。
47.图2是根据本发明实施例的近钻头弱磁检测短节(即，弱磁检测短节)内部结构的示意图，如图2所示，该近钻头弱磁检测短节可以包括：一个无磁本体21、一个高精度三轴交变磁场传感器(即，上下文中的磁场传感器)22、一个电磁通信发射模块(即，上下文中的电磁通信发射器)23、两个电池组24、四个无磁封盖25。
48.此外，该弱磁检测短节还可以包括：数据采集处理模块(图2中未示出)。在该无磁本体21上加工有四个槽，高精度三轴交变磁场传感器22和数据采集处理模块安装在其中一个槽内，另外三个槽内分别安装电磁通信发射模块23和两个电池组24，四个槽由四个无磁封盖25封闭，使槽内安装的高精度三轴交变磁场传感器22、电磁通信发射模块23、数据采集处理模块、两个电池组24与外部的钻井流体隔离。
49.其中，上述无磁本体21的一端加工有外螺纹，与井下马达连接，另一端加工有内螺纹，与钻头连接；三轴交变磁场传感器22用于检测邻井(即，上下文中的已钻井)管柱上产生的交变磁场；电磁通信发射模块23用于将检测到的交变磁场数据通过电磁波传输至改进的随钻测斜探管；电池组24用于为高精度三轴交变磁场传感器22、电磁通信发射模块23、数据采集处理模块供电。高精度三轴交变磁场传感器和数据采集处理模块的功能是检测邻井管柱上产生的交变磁场；电磁通信发射模块的功能是将检测到的交变磁场数据通过电磁波传输至改进的随钻测斜探管。
50.需要说明的是，本发明实施例中，改进的随钻测斜探管可以包括：一个两端封闭的无磁金属外壳，在壳体里面有一个电磁通信接收模块、一个三轴磁通门传感器、一个三轴加速度传感器、一个数据采集处理模块、一个发码控制模块、一个旋转检测模块。
51.上述电磁通信接收模块的功能是接收由电磁通信发射模块传输的数据；三轴磁通门传感器、三轴加速度传感器和数据采集处理模块的功能是检测井斜角、方位角和工具面角；旋转检测模块的功能是识别钻柱的旋转状态；发码控制模块是根据钻柱的旋转状态，将井斜角、方位角和工具面角，以及电磁通信接收模块接收的数据编码，并驱动泥浆脉冲发生
器产生压力波，将编码后的数据传输至地面的数据采集处理装置(即，处理器)。
52.作为一种可选的实施例，该随钻电磁测距装置还包括：发电机，用于产生电流。
53.例如，在该实施例中，上述发电机可以为大功率水力涡轮发电机，随钻电磁测距装置可以通过该大功率水力涡轮发电机产生电流。
54.作为一种可选的实施例，随钻电极可以包括：注入电极，用于将发电机产生的电流发射到地层，其中，电流在已钻井的管柱上聚集并传播；回流电极，用于接收由地层流回的电流，以产生交变磁场。
55.即，由大功率水力涡轮发电机所产生的电流通过注入电极发射到地层，在邻井管柱上聚集并沿管柱传播，最后经地层流入回流电极，形成闭合回路。
56.作为一种可选的实施例，发电机，还用于识别钻柱的旋转状态，并在基于识别结果确定钻柱停止旋转时，为注入电极和回流电极供电。
57.因此，这里随钻电极可以包括：一个大功率水力涡轮发电机(即，发电机)、一个电流注入电极、一个回流电极、一个旋转检测模块、一个电源控制模块、一段绝缘承载电缆。
58.上述大功率水力涡轮发电机的功能是提供电力；旋转检测模块的功能是识别钻柱的旋转状态；电源控制模块的功能是当钻柱停止旋转时给电流注入电极和回流电极供电。
59.图3是根据本发明实施例的发收同井随钻电磁测距装置的示意图，如图3所示，该发收同井随钻电磁测距装置(即，上下文中的随钻电磁测距装置)在救援井中。该发收同井随钻电磁测距装置可以包括：近钻头弱磁检测短节34、改进的随钻测量探管36、泥浆脉冲发生器37、注入电极38、回流电极39、大功率水力涡轮发电机303、绝缘承载电缆31、绝缘短节32；近钻头弱磁检测短节34用于探测邻井30管柱周围交变磁场；改进的随钻测量探管36用于接收由电磁通信发射模块传输的数据以及检测井斜角、方位角和工具面角；泥浆脉冲发生器37用于改进的随钻测量探管36的供电；注入电极38和回流电极39在使产生的电流在井下形成闭合回路；大功率水力涡轮发电机303用于提供电力。
60.在一种具体的应用场景中，将近钻头弱磁检测短节34、改进的随钻测斜探管36、泥浆脉冲发生器37、随钻电极38、39和绝缘短节32随钻柱下入正钻井中，并且正钻钻进至需要邻井距离测量的井深位置；开启随钻电极38、39的注电功能和改进的随钻测斜探管36的电磁通信数据接收功能，由大功率水力涡轮发电机303所产生的电流通过注入电极38发射到地层，在邻井管柱301上聚集并沿管柱301传播，最后经地层流入回流电极39，形成闭合回路；近钻头弱磁检测短节34检测到邻井管柱301周围交变磁场(包括多条磁力线302)，并且将监测数据传输至改进的随钻测斜探管36，结合改进的随钻测斜探管36中的常规无线随钻测量(mwd)技术将井下检测数据传输至地面数据采集处理装置，并结合mwd测得的井斜角、方位角、工具面角和相邻已钻井的轨迹测量数据来确定钻头到相邻已钻井的距离和方位。
61.此处，需要说明的是，大功率水力涡轮发电机303在发电时可识别钻柱的旋转状态，当钻柱停止旋转时给电流注入电极38和回流电极39供电；另外，开启随钻电极38、39的注电功能和改进的随钻测斜探管36的电磁通信数据接收功能的方法为：连续启动和停止钻柱旋转两次。
62.通过本发明实施例提供的随钻电磁测距装置具有以下有益效果：1.利用井下大功率水力涡轮发电机为井下随钻电极供电，利用mwd技术实现井下检测数据的上传，整个测量过程不需要起下钻，不会影响已钻井和正钻井正常作业，有利于缩短钻井周期；2.根据已钻
井中管柱上电流产生的磁场分布规律，同步、实时地传输到地面计算机，对其进行分析计算，最终确定钻头与相邻已钻井的相对空间位置，避免了常规邻井相对位置测量累积误差的产生，为定向井工程师控制钻头进行下一步钻进提供科学依据；3.可以广泛用于海洋及陆上各种救援井、丛式井、双水平井钻井工程中。
63.实施例2
64.根据本发明实施例，提供了一种钻头与钻井的空间位置确定方法的方法实施例，需要说明的是，该钻头与钻井的空间位置确定方法应用于上述中任一项的随钻电磁测距装置，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
65.图4是根据本发明实施例的钻头与钻井的空间位置确定方法的流程图，如图4所示，该钻头与钻井的空间位置确定方法包括如下步骤：
66.步骤s402，接收磁场传感器探测到的磁场探测数据以及随钻测量探管检测到的随钻测量数据。
67.可选的，上述磁场传感器可以用于对已钻井进行产生的交变磁场进行探测，以得到磁场探测数据。
68.步骤s404，获取已钻井的钻井特征信息，其中，已钻井为正钻井的相邻井。
69.步骤s406，基于磁场探测数据、随钻测量数据以及已钻井的钻井特征信息确定弱磁检测短节相对于已钻井的距离和方向。
70.步骤s408，根据距离和方向确定正钻井相对于已钻井的相对空间位置。
71.由上可知，在本发明实施例中，可以通过接收磁场传感器探测到的磁场探测数据以及随钻测量探管检测到的随钻测量数据，并获取已钻井的钻井特征信息，基于磁场探测数据、随钻测量数据以及已钻井的钻井特征信息确定弱磁检测短节相对于已钻井的距离和方向，根据距离和方向确定正钻井相对于已钻井的相对空间位置，实现了利用磁场传感器对随钻电极产生交变磁场进行探测，以得到磁场探测数据，并结合随钻测量数据确定正钻井与已钻井的相对空间位置的目的，整个测量过程无需起下钻，也不会影响已钻井和正钻井的正常作业，缩短了整个钻井周期。
72.因此，通过本发明实施例的钻头与钻井的空间位置确定方法，解决了相关技术中应用于救援经次导向钻井技术的工具不能实现无线随钻测量邻井距离的技术问题。
73.作为一种可选的实施例，在步骤s402中，接收磁场传感器探测到的磁场探测数据以及随钻测量探管检测到的随钻测量数据，包括：开启随钻电极的注电功能和随钻测量探管基于电磁通信的数据接收功能，以利用随钻电极向地层注入电流以使已钻井预定区域产生交变磁场，同时利用随钻测量探管获取随钻测量数据；利用磁场传感器对交变磁场进行探测，得到磁场探测数据；接收电磁通信发射器发射的磁场探测数据以及随钻测量数据，其中，电磁通信发射器设置于弱磁检测短节中。
74.例如，在该实施例中，可以开启随钻电极的注电功能和改进的随钻测斜探管的电磁通信数据接收功能，以检测邻井管柱上产生的交变磁场、井斜角、方位角和工具面角。
75.需要说明的是，在具体应用中，开启随钻电极的注电功能和改进的随钻测斜探管的电磁通信数据接收功能的方法为：连续启动和停止钻柱旋转两次。
76.作为一种可选的实施例，在开启随钻电极的注电功能和随钻测量探管基于电磁通信的数据接收功能之前，该随钻电磁测距装置还可以包括：将随钻电磁测距装置中的部分部件随钻柱移动至正钻井中，其中，部分部件包括：弱磁检测短节、随钻测量探管、泥浆脉冲发生器、绝缘短节以及随钻电极。
77.即，本发明实施例中，在开启随钻电极的注电功能和随钻测量探管基于电磁通信的数据接收功能之前，需要将近钻头弱磁检测短节、改进的随钻测斜探管、泥浆脉冲发生器、随钻电极和绝缘短节随钻柱下入正钻井中。
78.作为一种可选的实施例，将随钻电磁测距装置中的部分部件随钻柱移动至正钻井中，包括：获取正钻井的钻井特征信息和已钻井的钻井特征信息；基于正钻进的钻井特征信息和已钻井的钻井特征信息确定正钻井与已钻井的邻井距离扫描信息；基于邻井距离扫描信息将随钻电磁测距装置中的部分部件随钻柱移动至正钻井中。
79.其中，在本发明实施例中，正钻井的井眼轨道设计信息和相邻已钻井井眼轨迹信息可以包括：正钻井和相邻已钻井的井口坐标、钻盘平面高度、地面海拔和井身结构，以及正钻井已钻井段和相邻已钻井实钻轨迹的井深、井斜角和方位角。
80.作为一种可选的实施例，基于磁场探测数据、随钻测量数据以及已钻井的钻井特征信息确定弱磁检测短节相对于已钻井的距离和方向，包括：确定已钻井的管柱与弱磁检测短节的径向间距；确定已钻井的井眼高边方向与预定投影方向的夹角，其中，预定投影方向为径向间距在钻头钻进方向法面上的投影方向。
81.这里可以根据检测的邻井管柱上产生的交变磁场、井斜角、方位角和工具面角，以及已钻井的实钻轨迹信息，获取近钻头弱磁检测短节到相邻已钻井的距离和方向。
82.具体地，近钻头弱磁检测短节到相邻已钻井的距离和方向可以包括：邻井管柱到近钻头弱磁检测短节的径向间距r，以及井眼高边方向到r在钻头钻进方向法面上的投影r
n
方向的夹角a
hr
。
83.在具体应用中，邻井管柱到近钻头弱磁检测短节的径向间距r为：其中，μ0为真空磁导率；i为注入的电流强度；σ
c
为套管的电导率；r
cs
为套管的等效半径；b
x
、b
y
、b
z
分别为探管检测到的由管柱上电流产生磁场的磁感应强度三轴分量；j0为零阶第一类变形bessel函数；j1为一阶第一类变形bessel函数；k0为零阶第二类变形bessel函数；k1为一阶第二类变形bessel函数；λ为沿已钻井井眼延伸方向的波数；r
w
为正钻井井眼半径；σ
e
为地层的电导率；σ
f
为钻井液的电导率；l为注入电极到近钻头弱磁检测短节内部三轴交变磁场传感器的距离；α为正钻井与已钻井的相对井斜角。
84.另外，井眼高边方向到r在钻头钻进方向法面上的投影rn方向的夹角ahr为：其中，ω为工具面角；axt为改进的随钻测量探管内部传感
器x轴到工具面的夹角。
85.下面结合附图对本发明实施例一个具体实施例进行说明，图5是根据本发明实施例的可选的钻头与钻井的空间位置确定方法的流程图，如图5所示，该钻头与钻井的空间位置确定方法包括以下步骤：
86.s51，获取正钻井的井眼轨道设计信息和相邻已钻井井眼轨迹信息，以及正钻井和相邻已钻井的井身结构信息。
87.s52，获取正钻井与相邻已钻井的邻井距离扫描信息。其中，正钻井与相邻已钻井的邻井距离扫描信息，可以包括：正钻井和已钻井需要防碰的井段的井深、扫描半径和扫描角等。此外，正钻井与相邻已钻井的邻井距离扫描信息还可以包括：法面距离扫描半径和扫描角，以及最近距离扫描半径和扫描角。
88.s53，将近钻头弱磁检测短节、改进的随钻测斜探管、泥浆脉冲发生器、随钻电极和绝缘短节随钻柱下入正钻井中。
89.s54，正常钻进至需要邻井距离测量的井深位置。
90.s55，开启随钻电极的注电功能和改进的随钻测斜探管的电磁通信数据接收功能，检测邻井管柱上产生的交变磁场、井斜角、方位角和工具面角。
91.s56，根据检测的邻井管柱上产生的交变磁场、井斜角、方位角和工具面角，以及已钻井的实钻轨迹信息，获取所述近钻头弱磁检测短节到相邻已钻井的距离和方向。
92.s57，根据近钻头弱磁检测短节到相邻已钻井的距离和方向，进而确定正钻井与所述相邻已钻井的相对空间位置，为定向井工程师进行下一步井眼轨迹的纠偏控制提供科学依据。
93.由上可知，通过本发明实施例提供的钻头与钻井的空间位置确定方法，实现了井下随钻向地层注入电流和近钻头弱磁检测，整个测量过程不需要起下钻或停钻下入有线工具，因此，该方法可以在不影响正钻井和已钻井正常作业的前提下实现邻井距离的精确测量，适用于救援井、双水平井和丛式井等多种复杂结构井的定向钻井工程。
94.综上，本发明实施例提供的钻头与钻井的空间位置确定方法，利用井下随钻电极向地层注入电流使邻井管柱因聚集电流产生交变磁场，然后利用近钻头弱磁检测短节内部的高精度三轴交变磁场传感器实现邻井管柱周围交变磁场的探测，并利用电磁波无线短传技术和常规无线随钻测量(mwd)技术将井下检测数据传输至地面数据采集处理装置，结合mwd测得的井斜角、方位角、工具面角和相邻已钻井的轨迹测量数据来确定钻头到相邻已钻井的距离和方位，为定向钻井工程师进行正钻井到已钻井距离和方向的控制提供科学依据。具有以下有益效果：实现了井下随钻向地层注入电流和近钻头弱磁检测，整个测量过程不需要起下钻或停钻下入有线工具，因此该方法可以在不影响正钻井和已钻井正常作业的前提下实现邻井距离的精确测量，适用于救援井、双水平井和丛式井等多种复杂结构井的定向钻井工程。
95.实施例3
96.根据本发明实施例的另外一个方面，还提供了一种钻头与钻井的空间位置确定装置，使用上述中任一项的钻头与钻井的空间位置确定方法，图6是根据本发明实施例的钻头与钻井的空间位置确定装置的示意图，如图6所示，该钻头与钻井的空间位置确定装置包括：接收单元61、获取单元63、第一确定单元65以及第二确定单元67。下面对该钻头与钻井
的空间位置确定装置进行详细说明。
97.接收单元61，用于接收磁场传感器探测到的磁场探测数据以及随钻测量探管检测到的随钻测量数据。
98.获取单元63，用于获取已钻井的钻井特征信息，其中，已钻井为正钻井的相邻井。
99.第一确定单元65，用于基于磁场探测数据、随钻测量数据以及已钻井的钻井特征信息确定弱磁检测短节相对于已钻井的距离和方向。
100.第二确定单元67，用于根据距离和方向确定正钻井相对于已钻井的相对空间位置。
101.此处需要说明的是，上述接收单元61、获取单元63、第一确定单元65以及第二确定单元67对应于实施例2中的步骤s402至s408，上述模块与对应的步骤所实现的示例和应用场景相同，但不限于上述实施例2所公开的内容。需要说明的是，上述模块作为装置的一部分可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。
102.由上可知，在本发明实施例中，可以利用接收单元接收磁场传感器探测到的磁场探测数据以及随钻测量探管检测到的随钻测量数据；然后利用获取单元获取已钻井的钻井特征信息，其中，已钻井为正钻井的相邻井；并利用第一确定单元基于磁场探测数据、随钻测量数据以及已钻井的钻井特征信息确定弱磁检测短节相对于已钻井的距离和方向；以及利用第二确定单元根据距离和方向确定正钻井相对于已钻井的相对空间位置。通过本发明实施例的钻头与钻井的空间位置确定装置，实现了利用磁场传感器对随钻电极产生交变磁场进行探测，以得到磁场探测数据，并结合随钻测量数据确定正钻井与已钻井的相对空间位置的目的，整个测量过程无需起下钻，也不会影响已钻井和正钻井的正常作业，缩短了整个钻井周期，解决了相关技术中应用于救援经次导向钻井技术的工具不能实现无线随钻测量邻井距离的技术问题。
103.可选地，接收单元，包括：开启模块，用于开启随钻电极的注电功能和随钻测量探管基于电磁通信的数据接收功能，以利用随钻电极向地层注入电流以使已钻井预定区域产生交变磁场，同时利用随钻测量探管获取随钻测量数据；探测模块，用于利用磁场传感器对交变磁场进行探测，得到磁场探测数据；接收模块，用于接收电磁通信发射器发射的磁场探测数据以及随钻测量数据，其中，电磁通信发射器设置于弱磁检测短节中。
104.可选地，该钻头与钻井的空间位置确定装置还包括：移动模块，用于在开启随钻电极的注电功能和随钻测量探管基于电磁通信的数据接收功能之前，将随钻电磁测距装置中的部分部件随钻柱移动至正钻井中，其中，部分部件包括：弱磁检测短节、随钻测量探管、泥浆脉冲发生器、绝缘短节以及随钻电极。
105.可选地，移动模块，包括：获取子模块，用于获取正钻井的钻井特征信息和已钻井的钻井特征信息；确定子模块，用于基于正钻进的钻井特征信息和已钻井的钻井特征信息确定正钻井与已钻井的邻井距离扫描信息；移动子模块，用于基于邻井距离扫描信息将随钻电磁测距装置中的部分部件随钻柱移动至正钻井中。
106.可选地，正钻井的钻井特征信息和已钻井的钻井特征信息均包括：井眼轨迹信息、井身结构信息；其中，井眼轨迹信息包括：井口坐标、钻盘平面高度、地面海拔，正钻井的钻井特征信息还包括：已钻井段，已钻井的钻井特征信息还包括：实钻轨迹的井深、井斜角和方位角。
107.可选地，邻井距离扫描信息包括：正钻井和已钻井需要防碰的井段的井深、扫描半径和扫描角度。
108.可选地，第二确定单元，包括：第一确定模块，用于确定已钻井的管柱与弱磁检测短节的径向间距；第二确定模块，用于确定已钻井的井眼高边方向与预定投影方向的夹角，其中，预定投影方向为径向间距在钻头钻进方向法面上的投影方向。
109.实施例4
110.根据本发明实施例的另外一个方面，还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在计算机程序被处理器运行时控制计算机可读存储介质所在设备执行上述中任一项的钻头与钻井的空间位置确定方法。
111.实施例5
112.根据本发明实施例的另外一个方面，还提供了一种处理器，处理器用于运行计算机程序，其中，计算机程序运行时执行上述中任一项的钻头与钻井的空间位置确定方法。
113.上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
114.在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
115.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
116.所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
117.另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
118.所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、只读存储器(rom，read
‑
only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
119.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。